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磁石で酸素を分離？
酸素は常磁性体だと聞きました。 であるならば、磁石で酸素フィルター？なるものができないかなあと考えたのですが。 空気中の酸素の割合は確か２０数％、窒素が７０％位だったような記憶があります。 ネオジウム磁石を格子状に並べ、隙間をそれなりに狭くして、空気の流れをぶつければ、通常より多く酸素を含む空気になるものかどうか。 またいつもの浅はかな思いつきかなと我ながら思うのですが。 もっとマシな方法、それはそうだけど磁力が足りないよ、など詳しい方よろしくお願いします。
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磁性実験をやっている者です。 おっしゃるように、酸素は分子状態（気体）で常磁性を示します。磁化率は 100E-6 cm3/g 程度で、（強磁性でない）弱い磁性体の中では、かなり顕著に磁場に応答する物質と言えます。 この酸素分子は、磁場勾配中で力を受けますから、永久磁石の極付近で酸素の濃度が高くなることは、原理的にはあると思います。 問題は、拡散や気流の動きに勝るだけの効果が現れるかどうかですね。定量的に計算するかあるいは実験をすればいいのですが、恐らく、強力な電磁石で発生させた磁場勾配中に、容器に閉じ込めた空気を置けば、酸素濃度の勾配は実測可能ではないかと思います。 常磁性と反磁性の気体を、磁場によって分離しようとする研究は既にあります。 （例）http://www4.jsforum.or.jp/public/report/h12_report/fujita/fujita.html なお、「磁性」の意味を強磁性に限らないのであれば、気体や液体も含め、全ての物質は、何らかの磁性を示すと言えます。
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- hagiwara_m
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No.4の者です。少し補足します。 酸素は確かに磁石の極に引かれますが、それを磁石から引き離してどこかに送り出すためには別途の工夫が必要（仕事も必要）です。また、（温度の効果のため）酸素濃度に勾配が現れるのに時間がかかることにも要注意です。 したがって、磁石に空気を吹き付けて、濃度の高い酸素を吐き出させるような装置をつくることは無理と考えます。 No.1の方がおっしゃるような選択性酸素透過膜を使い、これに永久磁石を組み合わせることで効率を上げてやる、、という工夫は可能かも知れません。
お礼
ありがとうございます。 引き付けて離すということを考えると、電磁石だの何だのが必要となり、実際の環境での効果を考えるとどうかなあ、とは思います。 酸素富化膜の効率が上がるのを待つことにします。
- apple-man
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>色々な方法があるのですね。私も色々調べて http://www.jsme.or.jp/fed/news/0301/1-3.htm を見つけました。 ケルビン力というのは初めて聞きました。 こちらが参考させて頂きました。 ケルビンはいろりろ示唆に飛んだ内容を 残しているのですね。 ＞酸素ガスや空気は磁石に引きつけられ，一種の磁性流体のように振る舞う． Ｎｏ．２の私の回答で ＞一部の例外を除いては、液体、気体で 磁性を持つものはありません。 と書きましたが、この例外とはこの磁性流体 のことだったんですが、空気のようなものは 考えていませんでした。 磁性流体の応用例は、無重力の宇宙を 飛ぶロケットの燃料などです。 無重力の宇宙ではタンク内のロケットの 液体燃料は単純に下に落ちてきたりしない ので、粒子状の磁性体を燃料内に入れておき （燃料全体が磁界に反応するようにしておき） 磁界で制御してタンク外に導きだすのです。 粒子と言っても目で判別できるようなもの ではなく、血液中の赤血球のような感じで このような流体をレオロジーといいます。
- apple-man
- ベストアンサー率31% (923/2913)
混合気体の中から特定のガスを取り出す 方法でしたら、質量分離という方法があります。 気体に電圧を加え、イオンにして加速し、 電磁石によるローレンツ力で質量の違い から来るで曲がり半径別に ガスを分離するのです。（参考ＵＲＬ） 酸素は常磁性体だと聞きました。 磁性体の磁性が現れるのは、 固体のときです。結晶構造中の スピンの向きがそろうからで、 物質固有のキュリー温度を 超えると磁性体は磁性を失います。 一部の例外を除いては、液体、気体で 磁性を持つものはありません。
補足
回答ありがとうございます。 色々な方法があるのですね。私も色々調べて http://www.jsme.or.jp/fed/news/0301/1-3.htm を見つけました。 酸素ガスと空気は違いますし、1.5Tなんて磁力を発生させられる環境ではない上、ページ中の式を使いこなせる脳ではないです。でも、空気中の酸素を磁力で動かすことができるように読めます。 表面磁束密度が500mテスラほどのネオジウム磁石でどれくらいのことができるのか。 あっ、すみません。 御礼だか補足だか独り言だか分かんなくなってしまいました。
- miDumo
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液化した酸素ならほどほど可能かと思います。 気体酸素では分子レベルの熱運動のほうが分子の磁力より勝っているでしょうから磁力では集められないんじゃないでしょうか。多分気体酸素の磁力による選別は実用にならないんじゃないでしょうか。 選別の為に空気を液化するコストなんかを考えると、それよりも酸素富化膜のほうが実用的だと。。。 松下電工が開発して商品化した酸素エアチャージャーに使われている酸素富化膜です。
補足
回答ありがとうございます。 確認しました。面白そうですね。 他のページで性能？を調べるとB５サイズで１分当たり１リットルの３０％酸素濃度の空気を吸い出せるみたいで、考えていることをしようとすると3000枚も必要になってしまい実装方法はともかくお金が...... もっと効率的なものが出るまで待つ、というのが最善のようですね。
補足
回答ありがとうございます。 ＞問題は、拡散や気流の動きに勝るだけの効果が現れるかどうか ですね。 実験してみるしかなさそうですね。